Строительство собора началось в 2014 году в связи с празднованием 700-летия со дня рождения преподобного Сергия Радонежского.Место для возведения храма было выбрано на пересечении улиц Калинина и Сергия Радонежского.
Проект собора разработан архитектором А. Старцевым. Согласно проекту, собор представляет собой трехпрестольный каменный храм высотой 40 метров, способный вместить более тысячи прихожан одновременно. Архитектурный облик собора сочетает традиционные элементы православного зодчества с современными строительными технологиями. В июне 2021 года на звоннице собора были установлены десять колоколов, включая главный колокол весом почти шесть тонн. Чин освящения колоколов был совершен митрополитом Чебоксарским и Чувашским Савватием 27 июня 2021 года.